Kan du forklare forskjellen mellom et oscillerende elektrisk felt og et oscillerende magnetisk felt?

Oscillerende elektrisk felt (oscillating electric field) og oscillerende magnetisk felt (oscillating magnetic field) er viktige komponenter i elektromagnetiske bølger, og de er sammenknyttet og avhengige av hverandre under forplantingen av elektromagnetiske bølger. Det følgende gir detaljer om forskjellen mellom oscillerende elektriske og oscillerende magnetiske felt samt deres interaksjoner:

Oscillerende elektrisk felt

Definisjon: Et oscillerende elektrisk felt er et elektrisk felt som varierer periodisk med tid og rom. I elektromagnetiske bølger varierer retningen og styrken av det elektriske feltet over tid som en sinus- eller cosinusfunksjon.

Spesielle egenskaper

• Retning: Retningen til det oscillerende elektriske feltet er fast, vanligvis vinkelrett på forplantningsretningen av elektromagnetiske bølger.

• Intensitet: Intensiteten til det oscillerende elektriske feltet endrer seg over tid, og dens frekvens er lik frekvensen til elektromagnetiske bølger.

• Polarisering: Polariseringsretningen til det oscillerende elektriske feltet bestemmer polariseringskarakteristikkene til elektromagnetiske bølger, som kan være lineær polarisering, sirkulær polarisering eller elliptisk polarisering.

Effekt

Et oscillerende elektrisk felt kan utøve en kraft på et ladet partikkel, som får det til å bevege seg eller akselerere. Under forplantingen av elektromagnetiske bølger vil et oscillerende magnetisk felt bli generert av endringen i det oscillerende elektriske feltet.

Oscillerende magnetisk felt

Definisjon: Et oscillerende magnetisk felt er et magnetisk felt som endrer seg periodisk med tid og rom. I elektromagnetiske bølger endrer også retningen og styrken av det magnetiske feltet seg over tid som en sinus- eller cosinusfunksjon.

Spesielle egenskaper

• Retning: Retningen til det oscillerende magnetiske feltet er fast, vanligvis vinkelrett på forplantningsretningen av elektromagnetiske bølger, og vinkelrett på retningen av det oscillerende elektriske feltet.

• Intensitet: Intensiteten til det oscillerende magnetiske feltet endrer seg over tid, og frekvensen til endringen er også lik frekvensen til elektromagnetiske bølger.

• Forhold til elektrisk felt: Det er et fast proporsjonalitetsforhold mellom styrken av det oscillerende magnetiske feltet og styrken av det oscillerende elektriske feltet, altså gitt E = c gitt B gitt, hvor c er lyshastigheten.

Funksjoner

Oscillerende magnetiske felt kan utøve en kraft (Lorentzkraft) på ladete partikler, som får dem til å bevege seg eller akselerere. Under forplantingen av elektromagnetiske bølger vil endringen i det oscillerende magnetiske feltet produsere et nytt oscillerende elektrisk felt.

Interaksjon mellom oscillerende elektrisk felt og oscillerende magnetisk felt

Forplantningsmekanisme for elektromagnetiske bølger

I elektromagnetiske bølger er de oscillerende elektriske og magnetiske feltene vinkelrette på hverandre og vinkelrette på bølgens forplantningsretning.

Endringen i det oscillerende elektriske feltet fører til at et oscillerende magnetisk felt blir generert, og endringen i det oscillerende magnetiske feltet fører til at et nytt oscillerende elektrisk felt blir generert. Denne interaksjonen lar elektromagnetiske bølger reise gjennom vakuum.

Maxwells ligninger

Faradays lov i Maxwells ligninger beskriver hvordan et endrende elektrisk felt gir opphav til et magnetisk felt:

 ∇×E=− ∂B/∂t

Amperes lov med Maxwells tillegg i Maxwells ligninger beskriver hvordan et endrende magnetisk felt produserer et elektrisk felt:

∇×B=μ0ϵ0 ∂E/∂t

Synkronisering av oscillerende elektrisk felt og oscillerende magnetisk felt

I jevne elektromagnetiske bølger er det en streng synkroniseringsrelasjon mellom det oscillerende elektriske feltet og det oscillerende magnetiske feltet:

Faseforhold

I elektromagnetiske bølger er faseforskjellen mellom det oscillerende elektriske og magnetiske feltet 90∘ eller π/2 radianer. Dette betyr at når det elektriske feltet er på sitt maksimum, er det magnetiske feltet nøyaktig null, og motsatt.

Energioverføring

Energi fra elektromagnetiske bølger overføres ved skifte mellom elektrisk felt og magnetisk felt, som danner bølgeforplanting.

Oppsummering

Oscillerende elektrisk felt og oscillerende magnetisk felt er to grunnleggende komponenter i elektromagnetiske bølger, som interagerer med hverandre under forplantingen av elektromagnetiske bølger, vinkelrette på hverandre, og vinkelrette på forplantningsretningen. Endringen i det oscillerende elektriske feltet fører til at et oscillerende magnetisk felt blir generert, og endringen i det oscillerende magnetiske feltet fører til at et nytt oscillerende elektrisk felt blir generert, og denne interaksjonen muliggjør forplanting av elektromagnetiske bølger i vakuum. Prosessen kan bli detaljert beskrevet ved Maxwells ligninger, og det er et strengt faseforhold mellom det oscillerende elektriske feltet og det oscillerende magnetiske feltet.